CN208939896U - 高效率边侧型高倍聚光太阳能模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于太阳能设备技术领域，提供了一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组。该高倍聚光太阳能模组包括浮法玻璃板、双曲面反射镜、接收器以及箱体，浮法玻璃板盖设于箱体的上端开口，双曲面反射镜固定于箱体内，双曲面反射镜与箱体的上端开口相对的一面为内凹弧面，接收器安装于箱体的内侧面上，并且接收器的正面与双曲面反射镜的内凹弧面相对，当光线通过双曲面反射镜的内凹弧面进行反射后，汇聚成一个焦点，接收器位于焦点的后方处，使光线在接收器上形成一个覆盖于接收器的电池芯片上的光斑。本实用新型通过退焦处理减少热斑效应的影响，减少暗电流的产生，增强了光利用率，使电池芯片能够高效地接收光线，大大提高了光电转换效率。

Description

高效率边侧型高倍聚光太阳能模组

技术领域

本实用新型属于太阳能设备技术领域，尤其涉及一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组。

背景技术

目前市场上太阳能模组分为：硅晶太阳能模组、薄膜太阳能模组、聚光太阳能模组。

硅晶太阳能模组生产耗能污染大、光电转换效率低，除此在实际应用中占用面积大，且存在严重的光污染现象，晶硅材料的光电转换效率更是受限于其自身的特性。薄膜太阳能模组尚处于研发阶段，光电转换效率不及晶硅模组的一半，成本是目前光伏产品中最高的。

在太阳能聚光模组技术领域的聚光技术上大多采用以菲涅尔聚光设计为主的聚光太阳能模组技术。

材料方面：菲涅尔利用透镜将太阳进行聚焦，但是由于该透镜采用PMMA(Polymeric Methyl Methacrylate亚克力)材料，其透光效率低导致太阳光效利用率低；有些透镜也采用超白玻璃或高透明玻璃材料，但菲涅尔聚焦是通过多个锯齿形同心圆，方能将光折射到聚焦点，在玻璃上刻制锯齿形同心圆的加工精度要求极高，良率非常低，成本更是高昂。

结构方面：在散热方面，菲涅尔的结构需要配合在聚光模组箱体底部外置一个铝型材散热器，使得箱体笨重。根据热能向上流动的物理原理，该结构不能有效散热，从而导致目前聚光太阳能模组的光效利用率低、散热不易、生产不易、成本过高和系统笨重等，技术解决难度很大。

性能方面：菲涅尔聚光利用光的折射原理聚焦在芯片上，由于不同光谱段的折射率不同，其他不可见的紫外光和红外光并不能完全聚焦在芯片上，因此，菲涅尔聚光原理导致其光电转换效率受到限制，难以有所突破。

因此，亟待研发出一种光电转换效率高、光利用率高、散热效果好、系统轻和成本低的太阳能模组。

实用新型内容

本实用新型实施例所要解决的技术问题在于提供一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，旨在解决现有技术中的聚光太阳模组的光电转换效率低的问题。

本实用新型实施例是这样实现的，提供一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其包括浮法玻璃板、双曲面反射镜、包含电池芯片的接收器以及箱体，所述浮法玻璃板盖设于所述箱体的上端开口，所述双曲面反射镜固定于所述箱体内，所述双曲面反射镜与所述箱体的上端开口相对的一面为内凹弧面，所述接收器安装于所述箱体的内侧面上，并且所述电池芯片与所述双曲面反射镜的内凹弧面相对设置，当光线通过所述双曲面反射镜的内凹弧面进行反射后，汇聚成一个焦点，所述接收器位于所述焦点的后方处，使光线在所述接收器上形成一个能覆盖于所述接收器的电池芯片上的光斑。

进一步地，所述电池芯片的表面积为1mm²-100mm²，所述光斑在所述电池芯片上的面积占比为50％-75％。

进一步地，所述双曲面反射镜的内凹弧面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以所述内凹弧面的一角为原点，Z＝(X·X+Y·Y)/a，a的取值范围为700mm-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，X和Y的单位为毫米。

进一步地，所述箱体的相对两长边内侧面上均设置有若干沿箱体长度方向等距离分布的所述接收器，所述箱体内设置有若干与所述接收器数量相对应的所述双曲面反射镜，所述箱体呈矩形，其长度为15.6cm-63cm，宽度为15cm-40cm，高度为10.5cm-15cm。

进一步地，所述箱体长边方向上的侧面由散热片构成，所述接收器贴设于所述散热片上。散热片的内壁上设置有与所述双曲面反射镜的内凹弧面相对的斜部，所述接收器安装于所述斜部上。

进一步地，所述双曲面反射镜包括双曲面基板和反射层，所述双曲面基板的材质为玻璃、铝合金或者工业用塑料之一，所述反射层覆盖于所述双曲面基板的内凹面上。

进一步地，所述箱体的底部设置有用于将所述箱体内气压释放的呼吸器和用于防止渗水的防水接头。

进一步地，所述接收器包括基板、所述电池芯片、贴片二极管、第一接线端子和第二接线端子，所述电池芯片、贴片二极管、第一接线端子、第二接线端子均位于所述基板上，所述电池芯片的正极连接贴片二极管负极，所述贴片二极管正极连接第一接线端子，所述电池芯片的负极连接贴片二极管正极,所述贴片二极管负极连接第二接线端子。

进一步地，所述接收器的基板为铜基板、铝基板或者陶瓷基板之一，所述电池芯片为三五族化合物半导体多结芯片。

本实用新型实施例与现有技术相比，有益效果在于：本实用新型通过在箱体内安装双曲面反射镜，在箱体的内侧面上安装接收器，将接收器上的电池芯片与双曲面反射镜的内凹弧面相对设置，并且将电池芯片设置于光线通过双曲面反射镜的内凹弧面反射汇聚成的焦点的后方处，使光线通过双曲面反射镜的内凹弧面反射形成的光斑能够覆盖于接收器的电池芯片上，减少热斑效应的影响，减少暗电流的产生，增强光利用率，进而使电池芯片能够高效地接收光线，增强了光利用率，大大提高了模组的光电转换效率。

附图说明

图1本实用新型实施例提供的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组的立体结构示意图；

图2是图1所示的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组的另一角度结构示意图；

图3是图1所示的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组的俯视结构示意图；

图4是图3中的A-A向剖视结构示意图；

图5是图1中的双曲面反射镜的结构示意图；

图6是图1中的散热片的结构示意图；

图7是图1中的接收器的结构示意图。

在附图中，各附图标记表示：

1、双曲面反射镜；2、接收器；3、箱体；4、呼吸器；5、散热片；6、防水接头；21、基板；22、电池芯片；23、贴片二极管；24、第一接线端子；25、第二接线端子；51、斜部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1至图7所示，是本实用新型实施例提供的一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组。该高效率边侧型高倍聚光太阳能模组包括浮法玻璃板(图中未示出)、双曲面反射镜1、包含有电池芯片22的接收器2以及箱体3，浮法玻璃板盖设于箱体3的上端开口，在浮法玻璃板的上表面覆盖增透膜，该浮法玻璃板为钢化的超白玻璃，其光透过率90％以上，强度大、安全性能良好。双曲面反射镜1安装固定于箱体3内，双曲面反射镜1与箱体3的上端开口相对的一面为内凹弧面，接收器2安装于箱体3的内侧面上，并且使电池芯片22与双曲面反射镜1的内凹弧面相对设置，当光线通过双曲面反射镜1的内凹弧面进行反射后，聚光汇聚成一个焦点，接收器2位于焦点的后方处，即做退焦处理，使光线在接收器2上形成一个能覆盖于接收器2的电池芯片22上的光斑，这样，能够减少热斑效应的影响，减少暗电流的产生，增加发电系统追日角度，增强光利用率，保证电池芯片22能够高效地接收光线，并进行光电转换，以充分获得发电量。

在箱体3的底部设置有用于将箱体3内气压释放的呼吸器4和用于防止渗水的防水接头6。当箱体3内部的空气受热气压上升到相对的压力后，呼吸器4会将箱体3内气压慢慢释放，防止箱体3内部气体热膨胀所造成的破坏，呼吸器4由高分子透气膜和保护盖组成。高分子透气膜为纳米结构，具有透气和防水的功能。该高分子透气膜的本质是微滤膜，孔径在10um左右，且该高分子透气膜主要使用疏油膜，其表面能更低，能够抵挡醇、清洁剂、润滑剂等液体浸润，便于清洗，保护盖可以防止透气膜刮伤，加固透气膜防止其脱落。在箱体3配备该高分子透气膜后，不仅满足箱体3形成密封要求，起到防水保护作用，而且当内部温度上升，压强加大，可以通过该高分子透气膜排出气体，使得箱体3内外气压平衡，防止箱体3膨胀变形。

在本实施例中，箱体3的材料由PPO(polyphenylene ether聚苯醚)的基础上掺入质量份为1％-5％的紫外线吸收剂，使该箱体3具有绝缘性、耐候性、耐温范围广、耐酸碱、抗紫外线、成型收缩率小、吸水小、刚性大、阻燃、耐磨、无毒等性能。在箱体3的相对两长边内侧面上均设置有若干沿箱体3长度方向等距离分布的接收器2，箱体3内设置有若干与接收器2数量相对应的双曲面反射镜1，若干个接收器2的排列方向与双曲面反射镜1的排列方向呈平行方向，通过在同一个箱体3内集成多组接收器2与双曲面反射镜1，实现多组光电转换工作。箱体3呈矩形，根据双曲面反射镜1的数量不同，该箱体3的长度为15.6cm-63cm，宽度为15cm-40cm，高度为10.5cm-15cm。

上述实施例中，箱体3长边方向上的侧面由散热片5构成，散热片5的外表面上具有若干增大散热面积的凹槽，将接收器2贴设于散热片5的内表面上，使接收器2发电所产生的热量能够很好地传导于散热片5上，并通过箱体3外部的自然风较好的实现散热效果。在散热片5的内壁上设置有与双曲面反射镜1的内凹弧面相对的斜部51，将接收器2安装于斜部51上，使接收器2准确地对应双曲面反射镜1的内凹弧面。接收器2在接收光能量的过程中产生的大量热量传递给散热片5，散热片5与自然风接触而达到快速相互交换散热，使热量有效快速地从箱体3的侧面散发出去，以迅速降低聚光发电过程中产生的热量。

上述实施例中，电池芯片22的表面积为1mm²-100mm²，使光线通过双曲面反射镜1的内凹弧面反射在接收器2上形成一个覆盖于电池芯片22上的光斑的直径为0.5mm-10mm，该光斑在电池芯片22上的面积占比为50％-75％。双曲面反射镜1的内凹弧面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以双曲面反射镜1的内凹弧面的一角为原点，Z＝(X·X+Y·Y)/a，a的取值范围为700mm-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，X和Y的单位为毫米。可根据需求，将聚光倍率设计成600倍～2000倍，即双曲面反射镜1与接收器2的电池芯片22面积比为600:1～2000:1，用于满足市面上适用的芯片。将聚光双曲面反射镜1包括双曲面基板和反射层，双曲面基板可以为玻璃、铝合金或者工业用塑料等，可视聚光倍数的变化而调整变动材质，在反射层镀铝或者银等。将反射层覆盖于双曲面基板的凹面上，能够减少传统的玻璃反射镀膜在凸面上而产生的二次光损失，光效利用率高；且双曲面反射镜1的焦距小，是具有相同或者相近尺寸的菲涅尔透光镜的焦距的近二分之一，则光斑焦距短，占用空间小，材料应用少，系统重量轻，平行光经过双曲面反射镜1上后能产生直径为0.5mm-10mm的光斑，聚光倍数可随意在600倍至2000倍调整。上述的双曲面反射镜1采用真空镀膜工艺技术，反射层采用多种功能材料合理配比，获得均匀度高、抗腐蚀能力强、机械强度高的全波段高反射率薄膜，反射效率高达96％，大大提高了光利用率。除此，反射镜采用的非球面曲面结构设计，可使所有反射的平行光精准聚焦于接收器2的电池芯片22上。

上述的接收器2包括基板21、上述的电池芯片22、贴片二极管23、第一接线端子24和第二接线端子25，电池芯片22、贴片二极管23、第一接线端子24、第二接线端子25均位于基板21上，电池芯片22的正极连接贴片二极管23负极，电池芯片22的负极连接贴片二极管23正极,贴片二极管23正极连接第一接线端子24，贴片二极管23负极连接第二接线端子25。上述的基板21可为铝基板或铜基板或陶瓷基板等。

在本实施例中，电池芯片22为三五族化合物半导体多结芯片，三五族化合物半导体多结芯片具有理想的禁带宽度以及较高的光吸收效率，适合于制造高效率电池。此外，通过叠层技术做成三五族化合物半导体多结芯片，仅是一片2.5*2.5mm的三五族化合物半导体多结芯片相当于7片5英寸的多晶硅电池芯片，极大的节约了空间和成本，并且三五族化合物半导体多结芯片的重量较轻，具有非常好的高温稳定性，配合聚光占地面积小。

综上所述，本实用新型的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组具有光电转换效率高、光利用率高、光斑焦距短、散热效果好、系统轻和成本低的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，包括浮法玻璃板、双曲面反射镜、包含有电池芯片的接收器以及箱体，所述浮法玻璃板盖设于所述箱体的上端开口，所述双曲面反射镜固定于所述箱体内，所述双曲面反射镜与所述箱体的上端开口相对的一面为内凹弧面，所述接收器安装于所述箱体的内侧面上，并且所述电池芯片与所述双曲面反射镜的内凹弧面相对设置，当光线通过所述双曲面反射镜的内凹弧面进行反射后，汇聚成一个焦点，所述接收器位于所述焦点的后方处，使光线在所述接收器上形成一个能覆盖于所述接收器的电池芯片上的光斑。

2.如权利要求1所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述电池芯片的表面积为1mm²-100mm²，所述光斑在所述电池芯片上的面积占比为50％-75％。

3.如权利要求1所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述箱体的相对两长边内侧面上均设置有若干沿箱体长度方向等距离分布的所述接收器，所述箱体内设置有若干与所述接收器数量相对应的所述双曲面反射镜，所述箱体为矩形，其长度为15.6cm-63cm，宽度为15cm-40cm，高度为10.5cm-15cm。

4.如权利要求1所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述箱体长边方向上的侧面由散热片构成，所述接收器贴设于所述散热片上。

5.如权利要求4所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述散热片的内壁上设置有与所述双曲面反射镜的内凹弧面相对的斜部，所述接收器安装于所述斜部上。

6.如权利要求1所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述双曲面反射镜包括双曲面基板和反射层，所述双曲面基板的材质为玻璃、铝合金或者工业用塑料之一，所述反射层覆盖于所述双曲面基板的内凹面上。

7.如权利要求1所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述箱体的底部设置有用于将所述箱体内气压释放的呼吸器和用于防止渗水的防水接头。

8.如权利要求1或2所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述双曲面反射镜的内凹弧面在三维坐标系中的X轴、Y轴和Z轴方向上的关系如下：以所述内凹弧面的一角为原点，Z＝(X·X+Y·Y)/a，a的取值范围为700mm-1200mm，式中，Z为Z轴方向的高度，X为X轴方向的长度，Y为Y轴方向的长度，X和Y的单位为毫米。

9.如权利要求1至7中任意一项所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述接收器包括基板、所述电池芯片、贴片二极管、第一接线端子和第二接线端子，所述电池芯片、贴片二极管、第一接线端子、第二接线端子均位于所述基板上，所述电池芯片的正极连接贴片二极管负极，所述贴片二极管正极连接第一接线端子，所述电池芯片的负极连接贴片二极管正极，所述贴片二极管负极连接第二接线端子。

10.如权利要求9所述的高效率边侧型高倍聚光太阳能模组，其特征在于，所述接收器的基板为铜基板、铝基板或者陶瓷基板之一，所述电池芯片为三五族化合物半导体多结芯片。